Warum ist es auf dem Berg kalt?

[Frau Holle]

Die dauerhaft niedrige Temperatur in der Tropopause kann physikalisch ausschließlich durch die
Strahlungskühlung der Treibhausgase erklärt werden.

Jetzt muss ich doch mal nachhaken:
Ist es denn nicht ziemlich egal, wie sie im Detail erklärt wird? Nach oben bis zur Tropopause wird es zunehmend kälter. In der Tropopause ist es dauerhaft kühl, schön und gut. Worauf wollen Sie hinaus?

Mit "ausschließlich" sollte man eh vorsichtig sein bei so einem doch recht komplexen System. Da ist nichts "ausschließlich" so der so.
 

[Frau Holle]

Ohne H2O, O3 und CO2 in der Atmosphäre wäre es in der Tropopause genauso warm wie am Erdboden.

Das mag ja sein, aber so eine Atmosphäre haben wir nicht. Für Absorption und Emission von Wärmestrahlung braucht es Gasmoleküle aus mindestens 3 Atomen. Es ist doch bekannt, dass diese als Treibhausgase grundsätzlich den Temperaturverlauf in der Atmosphäre bestimmen. Die schiere Tatsache, dass sie vorhanden sein müssen, ist doch eher eine Binsenweisheit.

Da diese Gase nun mal vorhanden sind greifen noch andere Mechanismen wie Luftstömungen, und ja, auch adiabatische Abkühlung. Auch wenn diese Einflüsse nicht dauerhaft konstant sind, so sind sie doch vorhanden und bestimmen im Zusammenspiel eben den Temperaturverlauf.

Ihr Argument klingt nicht viel besser als wie wenn einer sagt "ohne Atmosphäre hätten wir eine viel tiefere Temperatur am Boden." Stimmt auffallend. Oder "ohne Elektronen hätten wir keine Atome". Stimmt auch.

Da behaupte ich mal: Die gemessene Temperatur der Erdoberfläche und der der Atmosphäre ist ausschließlich auf die Atome zurückzuführen, aus denen das ganze System besteht. Das ist der wahre Grund, der im Internet überall absichtlich verschwiegen wird!
 
 

[Skeptiker]

[
Die dauerhaft niedrige Temperatur in der Tropopause kann physikalisch ausschließlich durch die
Strahlungskühlung der Treibhausgase erklärt werden.

Wer behauptet, dass allein Strahlungskühlung die Tropopausentemperatur bestimmt, missversteht die vertikale Energieverteilung der Atmosphäre. Diese wird durch ein komplexes Zusammenspiel von Strahlung, Konvektion und Phasenübergängen (z. B. Kondensation von Wasserdampf) bestimmt.

[Skeptiker]

Ohne H2O, O3 und CO2 in der Atmosphäre wäre es in der Tropopause genauso warm wie am Erdboden.

Diese Aussage verkennt die Ursachen der vertikalen Temperaturschichtung in der Atmosphäre.
Wenn ein Luftpaket aufsteigt, sinkt der Umgebungsdruck, das Paket expandiert und kühlt sich adiabatisch ab, selbst ohne Treibhausgase.
Dieser Effekt tritt auch in einer trockenen Atmosphäre ohne CO₂, O₃ oder H₂O auf.
Der sogenannte dry adiabatic lapse rate (DALR) liegt bei ~9,8 K/km → d.h. schon nach 10 km Höhe wären es ~100 K weniger.

[Skeptiker]

Es kann nicht nur aufsteigende Luft geben, sonst hätten wir am Boden recht bald ein Vakuum.
Was macht also die Luft, wenn Sie oben angekommen ist?
Sie wird durch die diabatische Atmosphäre auf die Temperatur der unteren Atmosphärenschichten erwärmt.

Der Ausdruck „durch die diabatische Atmosphäre“ ist unklar oder falsch verwendet.
Diabatisch bedeutet: mit Wärmeaustausch (z. B. durch Strahlung, Kondensation, Wärmeleitung).
Adiabatisch wäre dagegen ohne Wärmeaustausch (z. B. rein durch Druckänderung).
Wenn Luft absinkt, wird sie normalerweise adiabatisch komprimiert, dadurch erwärmt sie sich (nicht weil sie von außen beheizt wird).

[Frau Holle]

Wusste ich's doch: Darüber kann man ewig streiten. Das Thema ist zu komplex für eine einfache Erklärung, wo "ausschließlich" dieses oder jenes richtig ist.

Qualitativ kann man viele Faktoren nennen, quantitativ wird es schwierig. Wenn es einfach wäre, bräuchte man keine komplizierten Modelle. Populisten wollen es immer einfach, weil ihre Zielgruppe nichts in der Birne hat. Da wird einfach etwas behauptet, und wer etwas anderes sagt ist ein Lügner und Betrüger aus dem falschen Lager, fertig.

Wenn man sich die Ozeane anschaut mit den versch. Temperaturen in versch. Tiefen, dann sieht es zwar ziemlich anders aus (wegen der Anomalie des Wassers), aber gewisse Analogien gibt es schon: Vertikale Konvektionsströme und vor allem horizontale Schichten und Ströme. Auffallend ist, dass die Temperatur "in der Tiefenzone von 500 m bis 1500 m plötzlich von 5 °C auf knapp über 0 °C" (wiki) sinkt, und sich dann bis in die tiefsten Stellen nicht mehr wesentlich ändert (nahe 0°C bleibt), trotz enormen Drucks. Hier hat man dann wohl ein Gleichgewicht (Wärmeleitung).
 

[Frau Holle]

Wusste ich's doch: Darüber kann man ewig streiten. ... 

Nö, kann man nicht.
Sie streiten ja gar nicht! Sie weichen aus!

Habe auch gar nicht vor zu streiten. Das machen Sie ja schon.

Wenn Sie etwas an meinen Erläuterungen nicht verstehen, stellen Sie doch einfach eine Frage.

Ich verstehe das alles, keine Sorge. Es ist sehr einfach und ich habe keine Fragen. Einverstanden bin ich trotzdem nicht, denn es ist mir zu einfach. Dachte, das hätte ich schon erwähnt.

Was hat Ihr Geschwafel über die Tiefsee mit den simplen Eigenschaften der Gase in der Atmosphäre zu tun?

Das "Geschwafel" – Sie ungehobelter Klotz – hat generell mit Temperaturschichten zu tun, falls es Ihnen nicht aufgefallen ist. Und nebenbei habe ich damit sogar ein Stück weit Ihre Aussage zum Wärmetransport betätigt, falls sie es nicht gemerkt haben. In der Tiefsee ist der anscheinend ziemlich perfekt, etwa 0°C in allen Tiefen ab ca. 1500 m, obwohl es enorme Druckunterschiede gibt.

Natürlich kann man das nicht wirklich vergleichen. Wasser ist ja kein Gas und nicht stark komprimierbar. Dennoch verhält sich Wasserdampf in der Atomsphäre nicht unähnlich. In Zeitrafferaufnahmen kann man bewundern, wie Wolkenschichten dahin fließen wie Wasser.

Naja, wie gesagt ist es nicht mein Thema. Weitermachen!

P.S.: Das mit dem Siezen überlege ich mir nochmal. Mein Respekt vor Ihnen ist nämlich dramatisch gesunken, ein Siezen eigentlich nicht mehr haltbar. Sie haben's vermasselt, äh du.
 

[Skeptiker]

Das stimmt, solange Luft ihre Dichte ändert. In der Realität tut sie das allerdings ohne dabei die Wärmeleitung abzuschalten.
Also sind alle „berechneten adiabatischen“ Temperaturgradienten letztlich Unfug.
Sobald die Luft aber weder steigt noch sinkt, ändert sie Ihre Temperatur nur noch durch Wärmeleitung.
Hier der Luft zu unterstellen, sie sei adiabatisch, ist eine Verfälschung der Realität und an den Haaren herbeigezogen.

Die Antwort enthält ein falsches Verständnis vom adiabatischen Konzept und verkennt, dass:
adiabatische Prozesse modellhafte Näherungen sind, die in dynamischen Luftbewegungen sehr gute Prognosen liefern,
Wärmeleitung in der Atmosphäre eine untergeordnete Rolle spielt,
und dass das Wettergeschehen (inkl. Temperaturverläufe) weit überwiegend durch Konvektion und damit annähernd adiabatische Prozesse dominiert wird.

[Frau Holle]

Dann erklären Sie doch mal einem Physiker, wie mit einem adiabatischenProzess die
Temperaturdifferenzen sowohl zwischen Tropopause und Stratosphäre als auch Tropopause und Troposphäre
dauerhaft aufrechterhalten werden könnten.

Warum sollte sich jemand mit diesem Strohmann abgeben, den du da aufbaust?

Kein Mensch sagt, dass man das allein mit einem adiabatischen Prozess erklären könnte oder müsste. Vielleicht sind es auch zwei oder mehr und mindestens Wasserdampf wird immer mit als Ursache genannt. Für einfache populärwissenschaftliche Erklärungen, die man beim ersten Googeln findet, reicht das auch. Wer's genauer wissen will, muss sich halt einarbeiten und gute Quellen heranziehen. Ohne Fleiß kein Preis.
 

[Frau Holle]

Ich hatte erklärt, warum die Wärme ausschließlich durch Strahlung aus der Tropopause „verschwinden“ kann.
Wenn Ihnen das zu hoch war, warum stellen Sie nicht einfach eine Verständnisfrage?

Das ist mir nicht zu hoch, sondern zu banal. Mit Binsenweisheiten gebe ich mich nicht weiter ab. Wie sollte Wärmeenergie denn sonst vom Planeten verschwinden, wenn nicht durch Strahlung? Um das zu verstehen, muss man wirklich kein Physiker sein.